台积电进军3D DRAM市场?半导体业界高度关注【解读】

Photo of author

By Global Team

主要内容

▶ 美国IT媒体《The Information》当地时间11月6日报道称,为应对内存供应短缺,英伟达已要求台积电生产3D DRAM。据称,台积电也已开始制定相关生产计划。

▶ 台积电11月7日重申了以晶圆代工为核心的业务原则,但没有具体回应英伟达是否提出请求,以及3D DRAM的开发和生产计划。

▶ 3D DRAM是一种通过垂直堆叠存储单元来提高集成度的下一代技术。三星电子、SK海力士和美光也在开发这项技术,预计距离商业化仍需相当长时间。

台积电总部外观(图片由台积电提供)
台积电总部外观(图片由台积电提供)

有报道称,全球最大的半导体晶圆代工企业台积电正在考虑生产下一代存储器3D DRAM。据报道,英伟达为应对内存供应短缺,向台积电提出了生产请求。

美国IT专业媒体Tom’s Hardware当地时间7日报道称,台积电发言人表示:“台积电始终专注于半导体晶圆代工这一核心业务。”

台积电还表示:“为全球逻辑半导体产业提供可靠的技术和产能,是我们的使命。”台积电强调了既有的业务原则,但没有明确否认进军3D DRAM领域的可能性。

◆ 英伟达提出的3D DRAM生产请求

争议源于《The Information》6日的报道。该媒体援引两名知情人士称,英伟达已要求台积电生产3D DRAM。据称,台积电也开始制定相关生产计划。

报道还称,这项工作由台积电负责先进封装的副总裁牵头。该人士曾负责美光在台湾的业务。

具体投资方式尚未得到确认。据称,目前尚未决定是新建工厂,还是收购现有生产设施并将其改造。投资规模和量产时间也仍不明朗。

其背景是AI半导体市场日益加重的内存供应压力。随着AI数据中心投资扩大,高带宽内存(HBM)和服务器DRAM的需求迅速增长。内存价格上涨和供应受限,也给希望扩大AI半导体产能的英伟达带来压力。

台积电是生产英伟达GPU的核心合作伙伴,在先进半导体制造和高性能封装领域都发挥着重要作用。如果英伟达能将台积电纳入新的内存供应来源,就有望使目前集中于传统内存厂商的供应链更加多元化。

◆ 3D DRAM像NAND一样堆叠,但技术难度很高

3D DRAM是一种通过垂直排列存储单元来提高集成度的下一代半导体技术。

传统DRAM主要基于平面结构持续推进微缩。相比之下,3D DRAM旨在通过垂直集成存储单元,在相同面积内存储更多数据。NAND闪存已经实现了堆叠数百层的三维结构并投入商业应用,但DRAM的情况并不相同。

DRAM的结构较为复杂,既包括用于存储数据的电容器,也包括用于控制电容器的晶体管。将存储单元垂直堆叠,会增加制造工艺和布线设计的难度;散热和良率也是尚待解决的课题。

三星电子、SK海力士和美光都在开发相关技术,但尚未进入大规模商业量产阶段。美光已在技术路线图中纳入第一代和第二代3D DRAM,但没有公布具体结构和量产时间表。短期内,美光还将继续推进传统平面DRAM的微缩。

SK海力士在今年9月的未来论坛上提出了利用逻辑晶圆代工工艺开发3D DRAM的方向,计划同步推进存储单元和外围电路制造技术。

◆ DRAM生产是另一回事

台积电若要进入内存市场,首先必须跨越技术门槛。台积电在先进逻辑半导体制造方面拥有世界领先的技术实力。

但DRAM的制造结构和工艺条件与逻辑芯片不同。尤其是存储单元和电容器制造技术,需要长期积累工艺经验和专利。能够生产先进逻辑半导体,并不意味着就能立即实现DRAM量产。

即使台积电收购现有内存厂商,也可能仍需数年研发,并投入数十亿美元。

与技术问题同样重要的,是台积电的业务结构。台积电一直以不与客户直接竞争的纯晶圆代工模式作为业务发展的基础。

三星电子、SK海力士和美光在内存市场相互竞争,但与台积电则在半导体制造和封装领域保持合作关系。

一个典型例子是SK海力士与台积电于2024年宣布的下一代HBM合作。双方正推动开发用于下一代HBM的基底芯片,并合作研发先进封装技术。基底芯片位于HBM底部,负责支持内存运行和信号传输。台积电通过这种方式,即使不直接生产内存,也在扩大其在AI内存供应链中的作用。

另一方面,如果台积电直接生产DRAM,就可能与现有客户——内存厂商——形成竞争,这或许会与台积电一贯坚持的业务原则相冲突。

也有观点认为,台积电过去拥有与内存相关的生产经验,因此仍有考虑开展新业务的空间。

◆ 韩国半导体业的供应链多元化动向值得关注

此次报道值得关注之处,在于英伟达对内存供应链的影响力。

目前,AI半导体市场的分工格局是:英伟达设计芯片,台积电负责生产,三星电子、SK海力士和美光等企业供应内存。各企业凭借核心技术,在供应链中承担不同角色。

如果英伟达找到新的内存供应来源,就能降低对现有厂商的依赖。扩大供应来源也可能有利于价格和供货量谈判,这意味着内存制造商将更加需要具备技术竞争力,并与客户建立稳定关系。

台积电也可能迎来新的业务机会。如果台积电从目前负责逻辑半导体制造和先进封装,进一步扩展到内存生产,其在AI半导体供应链中的比重将会增加。扩大业务范围带来的投资负担,以及与现有客户的合作关系,将成为需要重点考量的问题。

对韩国半导体业而言,掌握下一代内存技术已成为重要课题。3D DRAM与当前的HBM在结构和用途上有所不同。如果未来垂直堆叠技术取得进展并开始商业化,内存市场也可能形成新的竞争格局。

三星电子和SK海力士需要在保持HBM市场竞争力的同时,进一步加强下一代DRAM开发和先进封装技术。

此次有关台积电可能进军内存领域的传闻表明,AI半导体竞争正从芯片设计和制造扩展至内存供应链。未来,掌握内存技术和确保稳定产能,将成为影响半导体企业竞争力的重要因素。